| 據(jù)了解，我國能源使用效率僅為美國的26.9%，日本的11.5%，是全世界自然資源浪費(fèi)最嚴(yán)重的國家之一，而工程機(jī)械內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品是除汽車行業(yè)外的第二大使用行業(yè)，由于其排放密度大，排放指標(biāo)劣于汽車，因此對環(huán)境的污染更為嚴(yán)重。
中國工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長祁俊表示，我國是世界上最大的建筑工地，工程建設(shè)帶動(dòng)著工程機(jī)械行業(yè)飛速發(fā)展。由于對工程機(jī)械產(chǎn)品排放要求一直比較寬松，使得市場上大量充斥著高排放的產(chǎn)品，已成為我國目前環(huán)境的沉重負(fù)擔(dān)，因此，業(yè)內(nèi)呼吁國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)走節(jié)能環(huán)保之路，同時(shí)，也有人指出，我國節(jié)能環(huán)保工程機(jī)械行業(yè)將面臨重要機(jī)遇。
據(jù)最新發(fā)布的中國環(huán)保機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)分析報(bào)告預(yù)計(jì)，2013全年將有系列支持環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策進(jìn)入實(shí)施階段，節(jié)能環(huán)保工程機(jī)械行業(yè)戰(zhàn)略機(jī)遇期凸顯，四輥卷板機(jī)預(yù)計(jì)全行業(yè)增長率將超過25%.
通過理論分析 及仿真獲得上輥的撓曲特性，提出主動(dòng)補(bǔ)償方法改善上輥撓曲變形，并仿真分析了 補(bǔ)償效果。
首先研究了卷板成形過程中的力學(xué)參數(shù)，得出了上輥和板料之間的接觸正壓力 大��；接著分析了上輥在自重和工作載荷作用下的撓度變化規(guī)律，并通過理論數(shù)值 優(yōu)化方法和基于ＡＮＳＹＳ的有限元優(yōu)化方法，四輥卷板機(jī)對上輥支承輥的數(shù)量、位置及施加載 荷的分布進(jìn)行了合理優(yōu)化，為減小上輥的撓曲變形和撓度預(yù)補(bǔ)償?shù)忍峁┝死碚撘?據(jù)；再次采用上輥多點(diǎn)支撐的撓度補(bǔ)償技術(shù)對撓度進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償，上輥支承輥部分共 有多組，按優(yōu)化結(jié)果分布，在卷制作業(yè)前，根據(jù)仿真結(jié)果通過電液推桿推拉斜鐵對 上輥支承輥高度進(jìn)行預(yù)先補(bǔ)償，使卷制件的精度滿足要求；最后通過傳感器實(shí)時(shí)檢 測作業(yè)時(shí)支承輥的撓度補(bǔ)償誤差，通過計(jì)算機(jī)控制的伺服電機(jī)和電動(dòng)推桿推動(dòng)調(diào)整 斜鐵，實(shí)現(xiàn)對上輥撓度的多點(diǎn)、獨(dú)立、自動(dòng)快速補(bǔ)償，提高工件卷制精度和效率。
研究結(jié)果表明，該研究可以為上輥系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性意見，所提出的主動(dòng) 補(bǔ)償方法可以提高卷板的質(zhì)量，在工程應(yīng)用中有一定的指導(dǎo)意義。
四輥卷板機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法,對四輥卷板機(jī)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹 ,在此基 礎(chǔ)上研究四輥卷板機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn) ,應(yīng)用 PLC 技術(shù)對四輥卷板機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)控 . 關(guān)鍵詞 : 四輥卷板機(jī); 觸摸屏 ; 反饋 ; PLC 中圖分類號 : TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 : A 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ,機(jī)床控制技術(shù) 也日新月異 . 在電氣控制領(lǐng)域 , 自動(dòng)化水平也更 加先進(jìn) , 逐漸實(shí)現(xiàn)由手動(dòng)控制轉(zhuǎn)向數(shù)控的趨勢 . 四輥卷板機(jī)在歐洲實(shí)現(xiàn)了數(shù)控 , 但是 , 國內(nèi)四輥 卷板機(jī)在數(shù)控方面卻是空白 . 針對上述 , 本文研究四輥卷板機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn) . ( 如圖 1 中虛線) . 升降前 , , 下 后輥的動(dòng)力由液壓 裝置系統(tǒng)提供 . 上輥的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力由直流電機(jī)提 供 ,直流電機(jī)通過直流調(diào)速器控制轉(zhuǎn)速 , 控制上 輥旋轉(zhuǎn)速度 . 在電氣控制中各個(gè)輥?zhàn)拥漠?dāng)前位置 通過輥?zhàn)由系木幋a器反饋 . 機(jī)器工作時(shí)下輥擠緊 上輥 , 支撐輥擠緊下輥 , 各輥?zhàn)訅毫νㄟ^壓力繼 電器反饋 . 觸摸屏讀取 PL C 的采集信號監(jiān)視輥 子位置和狀態(tài) .1 機(jī)器工作原理 該四輥卷板機(jī)主要機(jī)械組成有 : 上 下 前 后輥 ,支撐輥和其他輔助結(jié)構(gòu) ,如圖 1 所示 .2 控制系統(tǒng)硬件 系統(tǒng)動(dòng)力線路采用三相 380 V , Hz 交流 50 電源供電 ,控制電路通過變壓器將 380 V 轉(zhuǎn)換為 220 V , V 供電 . 控制部件和顯示器集中安裝 110 在操作臺(tái)上 . 直流調(diào)速器采用英國歐陸公司 590 系列直流數(shù)字調(diào)速器 . 控制系統(tǒng) PL C ( 可編程控 制器) 采用 OMRON C200 HX PL C. 顯示屏采用 M ITSUB ISHI A970 GO T 觸摸屏人機(jī)界面 . 顯示 屏通過 RS232 標(biāo)準(zhǔn)通訊接口與 C200 HX CPU 相 連接 , 觸摸屏與 PL C 通過 RS232 接口直接讀取 數(shù)值 , 無須編程 . 顯示屏的主要功能是顯示機(jī)器 的運(yùn)行情況 , 以及配合操作面板上的功能按鈕對 機(jī)器進(jìn)行操作.四輥卷板機(jī)工作原理圖Vol119 , No 12 J un. 2005在卷制鋼板過程中 ,首先通過提升下輥來壓 緊鋼板 , 然后通過升降前 , 后輥?zhàn)拥母叨染碇撇?同半徑的鋼板 . 前 , , 下 后輥沿著各自軌道運(yùn)行 收稿日期 : 2004 - 07 - 13 3 數(shù)控的實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)流程如圖 2 所示 .作者簡介 : 楊樹平 (1960 - ) ,男 ,山西長治人 ,工程師 ,大專 ,主要從事電氣自動(dòng)化的研究 . 第 2 期 楊樹平 ,等 :四輥卷板機(jī)的數(shù)控實(shí)現(xiàn)111上輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理 , 生成程序 , 即卷板 的全過程程序 , 然后顯示在觸摸屏上 . 例如圖 3 中觸摸屏的步驟 1 表示 : 將前輥 ( A 輥) 升到絕對 數(shù)值為 12 的位置 . 在操作臺(tái)上啟動(dòng)程序 ,機(jī)器將 按照顯示的步驟完成卷板過程 .3. 3 控制回路設(shè)計(jì) 3. 3. 1 , , 前 下 后輥反饋控制系統(tǒng) 圖2 系統(tǒng)流程PL C 對前 , , 下 后輥的反饋控制系統(tǒng)示意圖 如圖 4 所示 .3. 1 輥?zhàn)游恢脵z測 為了準(zhǔn)確地表達(dá)前 , , 下 后輥位置 ,采用絕對 式編碼器采集數(shù)據(jù) , 監(jiān)視前 , , 下 后輥的位置 . 監(jiān) 視上輥通過增量式編碼器 ,編碼器記錄上輥外圓 周走過的距離 ,即鋼板走過的長度 . PL C 通過這 些編碼器采集的數(shù)值來確定各個(gè)輥當(dāng)前的位置 . 支撐輥上升到位是通過液壓系統(tǒng)設(shè)定的壓力來 確定的 . 當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓力時(shí) , 向 PL C 發(fā)送信 息 ,表示達(dá)到目標(biāo)位 . 支撐輥下降到位通過限位 開關(guān)來表示 ,當(dāng)達(dá)到下限位時(shí) , 限位開關(guān)向 PL C 發(fā)送信息 ,表示達(dá)到下限位 .3. 2 觸摸屏和終端操作 圖 4 PLC 對前 , , 下 后輥的反饋控制系統(tǒng)PL C 根據(jù)程序要求 ,將給定信號 U r 與反饋 信號 U P 比較 , 得出輸入控制信號 Δ U , 將 Δ U 進(jìn)行 D/ A ( 數(shù)字量/ 模擬量) 轉(zhuǎn)換 , 然后將轉(zhuǎn)換后 的模擬量數(shù)據(jù)輸入到液壓系統(tǒng) ,液壓系統(tǒng)根據(jù)接 收的數(shù)據(jù)控制卷板機(jī)動(dòng)作 . 卷板機(jī)通過編碼器采 集數(shù)據(jù) , 數(shù)據(jù)采集采用定時(shí)方式 , 時(shí)間間隔為 PL C 的掃描周期 . 數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)比較運(yùn)算 , 得 出 U p ,將 U p 與給定信號 U r 比較 , 當(dāng) Δ U 達(dá)到 系統(tǒng)要求 (Δ U → ) 時(shí) ,表明輥?zhàn)舆_(dá)到目標(biāo)值 , 停 0 止此步程序 ,然后繼續(xù)執(zhí)行下一步程序 . 3. 3. 2 上輥的串級控制回路 上輥通過直流電機(jī)牽引 ,直流電機(jī)通過直流 調(diào)速器控制 , PL C 控制直流調(diào)速器可達(dá)到控制 上輥的目的 . 上輥的串級控制回路如圖 5 所示 .機(jī)器上各個(gè)輥的位置都是通過觸摸屏來向 操作者顯示的 ( 如圖 3 所示) .圖5 上輥的串級控制回路 圖3 操作臺(tái)和觸摸屏3. 3. 2. 1 速度環(huán) 在屏幕上數(shù)值框顯示各個(gè)輥?zhàn)赢?dāng)前位置的 數(shù)值 , 表示輥?zhàn)拥木唧w位置 . 在觸摸屏上能對控 制程序進(jìn)行編輯 , 調(diào)用和自動(dòng)生成控制程序的操 作 . 觸摸屏除了監(jiān)視當(dāng)前各個(gè)輥?zhàn)拥奈恢?, 還有 輸入數(shù)據(jù)和生成程序的功能 . PL C 通過觸摸屏 直流調(diào)速器具有對系統(tǒng)的 PID 調(diào)節(jié)的功 能 ,在此使用的是 PI ( 比例2積分 ) 調(diào)節(jié)器 . 速度 反饋信號由直流測速發(fā)電機(jī)提供 . 其輸入與輸出的關(guān)系為 :m ( t ) = Kp e ( t ) + Kp Ti ∫ e ( t) d t 0 t [1 ] 112沈 陽 化 工 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 2005 年 其中 m ( t ) 為輸出信號 , e ( t ) 為輸入信號 , Kp 為 比例系數(shù) , T i 為積分時(shí)間常數(shù) . Kp , T i 是直流調(diào) 速器中的設(shè)置值 , 可以在計(jì)算機(jī)內(nèi)部調(diào)整設(shè)置 . 3. 3. 2. 2 位置環(huán) 安裝在上輥的編碼器直接反映出上輥的位 置 ,將上輥位置的反饋信號 U t 同輸入信號 U o 比較 ,得出速度環(huán)的系統(tǒng)給定信號 R ( s ) . 3. 4 軟件設(shè)計(jì) 3. 4. 1 程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)應(yīng)用程序畫面 , 包括生成程序的畫面 . 即根 據(jù)鋼板實(shí)際情況 , 輸入鋼板半徑 , 板寬 , 板長 , 屈 服極限 , 修正系數(shù)和實(shí)際要求的形狀參數(shù) , 即可生成卷板過程的程序 . 同時(shí)還包括程序調(diào)用 , 程 序存儲(chǔ) , 程序編輯畫面 . 這些畫面將在觸摸屏上顯示出來 ,供操作人員使用 . 程序設(shè)計(jì)軟件使用 PL C 編程軟件 CX2Pro2 grammer 梯形圖語言編程 ; 觸摸屏圖形設(shè)計(jì)使用 三菱 GT Designer 軟件設(shè)計(jì)圖形 .根據(jù)圖 2 和圖 6 設(shè)計(jì)軟件 . 編碼器將當(dāng)前位 置的數(shù)值傳送給 PL C , 觸摸屏從 PL C 將該數(shù)值讀出并且顯示在屏幕上 . 啟動(dòng)程序時(shí) , PL C 根據(jù)目標(biāo)值控制液壓機(jī)構(gòu)和直流電機(jī) , 控制輥?zhàn)觿?dòng)作,達(dá)到目標(biāo)值 ; 然后 PL C 讀取下一條命令 , 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行目的 .
在實(shí)際應(yīng)用中 ,該自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行, 準(zhǔn)確監(jiān)視輥?zhàn)游恢?, 達(dá)到程序設(shè)計(jì)的要求 ,機(jī)器完全按照設(shè)計(jì)者思路運(yùn)行 . 但是在實(shí)際應(yīng)用考慮到鋼板的屈服極限不同 ,卷制的鋼板回彈也有所不同 ,因此 ,在設(shè)計(jì)時(shí)加入修正系數(shù) ,在提升前輥或者后輥時(shí)將該輥位置數(shù)值乘以修正系數(shù) , 增加提升的高度 , 使鋼板在回彈后的弧度與要求一致 . 該四輥數(shù)控卷板機(jī)是國內(nèi)第一臺(tái)數(shù)控四輥卷板機(jī) , 開創(chuàng)了國內(nèi)四輥卷板機(jī)數(shù)控技術(shù)的先河 ,為四輥卷板機(jī)的數(shù)控發(fā)展奠定了基礎(chǔ) . |
